生理-第5章- 呼吸简

第五章呼吸

肺通气

—外呼吸肺换气呼吸过程

气体在血液中的运输

组织换气—内呼吸

[呼吸respiration]:

机体与外界环境之间的气体交换过程。外呼吸内呼吸肺通气肺换气气体在血液中运输组织换气

[肺通气pulmonaryventilation]：肺与外界环境之间的气体交换过程第一节肺通气

作用：维持肺泡内一定的PO2和PCO2

，保证肺换气正常进行。一、肺通气原理胸廓呼吸道肺泡胸膜腔实现肺通气的结构：（一）肺通气的动力

直接动力：肺泡气与外界大气之间的压力差

原动力：呼吸运动

[呼吸运动respiratorymovement]：由呼吸肌收缩和舒张所引起的胸廓扩大和缩小。

1.呼吸运动肋间外肌膈肌吸气肌肋间内肌腹肌呼气肌辅助呼吸肌斜角肌、胸锁乳突肌

[平静呼吸eupnea]:机体处于安静状态下的呼吸运动平静呼吸与用力呼吸

平静呼吸的产生：

吸气肌收缩→吸气吸气肌舒张→呼气特点：吸气主动，呼气被动。吸气（inspiration)呼气(expiration)肋间外肌收缩膈肌收缩胸壁和肺扩张肋骨和胸骨向上、向外扩张肋骨和胸骨回缩胸腔和肺收缩膈肌舒张肋间外肌舒张呼气肌

[用力呼吸forcedrespiration]:

机体活动或吸入气二氧化碳含量增加、氧含量减少时，所出现的加深加快的呼吸运动。用力呼吸的产生：

吸气肌收缩增强→吸气加深辅助呼吸肌收缩（胸锁乳突肌、斜角肌、背肌等）

呼气肌收缩→呼气加深

特点：吸气和呼气都是主动的。

[腹式呼吸abdominalbreathing]：以膈肌舒缩活动为主的呼吸运动。

[胸式呼吸thoracicbreathing]：以肋间外肌舒缩活动为主的呼吸运动。

腹式呼吸与胸式呼吸肺内压

肺泡内气体的压力。

呼吸过程中肺内压和呼吸气容积的变化

胸膜腔内压胸膜腔：

由脏层胸膜和壁层胸膜构成；是密闭的，里面只有少量浆液，没有气体。

胸膜腔内浆液的作用：

①减小两层胸膜之间的摩擦力；

②能使两层胸膜贴附在一起不易分开。

胸膜腔内的压力，低于外界大气压-负压(胸内负压)；

吸气—胸内负压↑呼气—胸内负压↓胸膜腔内压(intrapleuralpressure)肺内压肺回缩力大气压胸内负压的形成：

胸膜腔受肺内压和肺弹性回缩力的作用，在数值上：胸内压=肺内压﹣肺回缩力

吸气末和呼气末：

胸内压=大气压-肺回缩力以大气压为0，这时：胸内压=-肺回缩力即胸内负压是由肺回缩力决定的。

②促进静脉血和淋巴液的回流

胸内负压的生理意义：

①维持肺扩张状态，并使肺能随胸廓扩张而扩张

胸膜腔的密闭性是肺能够随胸廓扩张而扩张的根本原因。

气胸（二）肺通气的阻力弹性阻力（约占70﹪）

elasticresistance非弹性阻力（约占30%）

non-elasticresistance

1.弹性阻力：物体对抗外力作用所引起变形的力。肺弹性阻力肺通气弹性阻力胸廓弹性阻力

⑴肺弹性阻力：肺扩张变形时产生的弹性回缩力；其方向向内，是吸气的阻力，呼气的动力。肺弹性阻力的组成（来源）：

肺弹性回缩力肺泡表面张力(占2/3)

来源于肺泡内液-气界面液体分子之间的吸引力，是使肺泡缩小的力。液体气体液-气界面肺泡表面张力（surfacetension):Ⅱ型细胞二棕榈酰卵磷脂分子碱基肺泡表面活性物质(pulmonarysurfactant)分泌：

肺泡Ⅱ型细胞；主要成分：二棕榈酰卵磷脂；作用：降低肺泡表面张力。

（1/7~1/4）肺泡表面活性物质:表面活性物质作用的意义：

①减小吸气阻力，使吸气更省力②维持肺泡大小的稳定性，防止肺泡过度回缩或过度膨胀③减少肺组织液生成，防止发生肺水肿

2T（表面张力）

P(回缩压)=r（肺泡半径）

表面张力相同时，小肺泡回缩压大，大肺泡回缩压小。

表面张力的影响：根据Laplace定律：

肺泡表面活性物质的分子密度随肺泡表面积变化而变化

大肺泡，肺泡表面积大表面活性物质密度表面张力肺回缩力防止肺泡过度扩张肺泡表面张力肺泡缩小肺组织间隙肺间质静水压毛细血管内血浆渗入肺组织肺水肿呼吸窘迫综合征与肺不同，胸廓是双向的弹性体：胸廓位置﹥自然位置(肺容量67%)

——弹性阻力方向向内

——吸气阻力、呼气动力⑵胸廓的弹性阻力

胸廓位置﹤自然位置

——弹性阻力方向向外

——吸气动力、呼气阻力2.非弹性阻力

惯性阻力—由气流和组织的惯性产生；

粘滞阻力—组织间的摩擦；

气道阻力—气体分子间及其与气道管壁间的摩擦

(80-90％)。

影响气道阻力的因素：

气流速度—快时大，慢时小气流形式—湍流时大，层流时小气道口径—R∝1/r4气道阻力的分布：

鼻——50％声门——25％气管、支气管——15％细支气管(﹤2mm)——10％

气道平滑肌口径阻力

副交感神经

收缩↓↑

交感神经

舒张↑↓

儿茶酚胺

舒张↑↓

组胺

5-羟色胺收缩↓↑

内皮素气道口径的调节：（一）肺容积:在不同状态下肺所容纳的气体量。

肺通气功能的评定

潮气量（tidalvolume,TV）：每次呼吸吸入或呼出的气体量(400~600ml)。

补吸气量（inspiratoryreservevolume,IRV）：平静吸气末再尽力吸气，所能增加的吸入气量(1500-2000ml)。

补呼气量（expiratoryreservevolume，ERV）:

平静呼气末再尽力呼气，所能增加的呼出气体量（900-1200ml）。

残气量(residualvolume,RV)：最大呼气末，肺内存留的不能呼出的气体量(1000-1500ml)。（二）肺容量（pulmonarycapacity）

深吸气量（inspiratorycapacity,IC）：平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气体量（=TV+IRV）。

衡量最大通气潜力

功能残气量：平静呼气末肺内存留的气量(=RV+ERV2500)。作用：缓冲呼吸过程中肺泡气氧分压和二氧化碳分压的过度变化，保证肺换气过程的平稳进行。

[肺活量vitalcapacity]:最大吸气后尽力呼气，所能呼出的最大气体量(=TV+IRV+ERV)。男-3500ml女-2500ml意义：反映一次呼吸的最大通气能力。肺活量与用力呼气量：[用力呼气量forcedexpiratoryvolume]:

最大吸气后尽力尽快呼气，在一定时间内呼出的气体量。以占用力肺活量的百分数表示。1s-83％

2s-96％3s-99％肺活量100%正常气道阻力增大意义：既能反映肺活量的大小，也能反映呼吸阻力的变化。功能残气量深吸气量

每分通气量minuteventilationvolume：每分钟吸入或呼出肺的气体量(=潮气量×呼吸频率)。每分平静通气量:6-9L

最大通气量:尽力做深快呼吸时，每分钟吸入或呼出的气量（70-120L/min)。（三）肺通气量

通气储量百分比:最大通气量与每分平静通气量之差占最大通气量的百分比。

最大通气量–

每分平静通气量

=%

最大通气量

正常值：≥93﹪生理无效腔(physiologicaldeadspace)

：

解剖无效腔:从鼻到呼吸性细支气管之间，没有气体交换能力的管腔

(150ml)。

肺泡无效腔:不能发生气体交换的肺泡容量。2.肺泡通气量静脉血动脉血肺泡无效腔解剖无效腔O2CO2

肺泡通气量(alveolarventilation):每分钟吸入肺泡内的气体量。

每次进入肺泡的新鲜空气与功能残气量决定肺泡气更新率：

正常肺泡气更新率==1/7

=(潮气量-无效腔)×呼吸频率3502500潮气量与呼吸频率对肺泡通气量的影响潮气呼吸每分肺泡量(ml)频率通气量通气量

500168000560025032800032001000880006800一定范围内，深而慢的呼吸可使肺泡通气量加大，对肺换气更有利第二节呼吸气体的交换肺换气组织换气一、气体交换原理

动力：气体分压差。

方式：单纯扩散。

气体扩散速率(diffusionrate):

单位时间内气体的扩散量。

CO2：51.5O2：2.14√44√32③扩散面积和距离④温度影响扩散速率的因素：①气体的分压差

溶解度(s)

扩散速率(D)∝√分子量(MW)

②气体的溶解度和分子量混合静脉血动脉血二、肺换气（一）肺换气过程

混合静脉血PCO2(46mmHg)﹥肺泡气PCO2(40mmHg)，CO2向肺泡扩散；

肺泡气PO2(103mmHg)﹥混合静脉血PO2(40mmHg)，O2向血液扩散；

结果静脉血变成动脉血(PCO240，PO2100)。影响肺换气的因素：

1.呼吸膜的厚度和面积：

肺换气与呼吸膜的厚度成反比,与呼吸膜的面积成正比。正常呼吸膜的厚度:﹤1μm

呼吸膜的面积—安静时，40㎡

—运动时，70㎡

上皮基底膜肺泡上皮含肺泡表面活性物质的液体分子层毛细血管基膜毛细血管内皮肺泡毛细血管间隙

2.[通气／血流比值ventilation／perfusionratio，V／Q]：每分肺泡通气量与每分肺血流量的比值。正常安静时：V／Q＝4.2／5

＝0.84

V／Q比值0.84时，换气效率最高；

V／Q比值↓,动-静脉短路，

V／Q比值↑,肺泡无效腔↑,

均使肺换气效率降低。静脉血动脉血第三节气体在血液中的运输

物理溶解气体运输形式

化学结合(主要)红细胞一、氧的运输100ml动脉血含O2量(ml)物理溶解化学结合合计

0.312020.31

物理溶解—1.5%

化学结合—98.5%O2的化学结合运输血红蛋白(hemoglobin,Hb)分子结构珠蛋白血红素

⑴O2与Hb的结合反应快、可逆、不需酶催化、受氧分压影响;（一）O2与Hb结合的特征O2血浆

红细胞

O2+Hb→HbO2Hb+O2O2PO2↑PO2↓O2⑵O2与Hb的结合是氧合不是氧化;⑶HbO2呈鲜红色,去氧Hb呈蓝紫色；血中去氧Hb超过5g/100ml时，浅表毛细血管丰富的部位(如口唇、甲床、粘膜)呈暗紫色，称紫绀(cyanosis)。

100ml血液中Hb所能结合的最大O2量，称Hb氧容量。

⑷饱和现象：1分子Hb可结合4分子O2，1gHb可结合1.34mlO2。

正常人血液中Hb含量:15g/100mlHb氧容量=15×1.34=20ml/100ml

100ml血液中血红蛋白实际结合的O2量，称Hb氧含量。

Hb氧含量占Hb氧容量的百分比,称Hb氧饱和度。=Hb氧含量/Hb氧容量×%

动脉血:PO2100mmHgHb氧含量19.4ml/100ml

静脉血:PO240mmHgHb氧含量14.4ml/100ml

⑸Hb在结合或解离O2的过程中发生变构效应，使氧解离曲线呈S型。去氧Hb-紧密型氧合Hb-疏松型(二)氧解离曲线（oxygendissociationcurve）

表示血液PO2与Hb氧饱和度关系的曲线。26.51.氧离曲线上段

—PO260-100mmHg的一段

—曲线较平坦

—反应Hb结合氧的特点

意义:只要血液中的PO2不低于60mmHg，Hb氧饱和度约90%，组织不会明显缺氧。2.氧离曲线中段—PO240-60mmHg的一段—曲线较陡—反应HbO2释放O2的特点

意义：血液流经组织时能够释放较多的氧(250ml/min)，满足安静状态下组织代谢需求。3.氧离曲线下段

—PO2为15-40mmHg的一段

—曲线最陡

—反应HbO2最易释放O2

意义：保证代谢增强的组织得到更多的氧(750ml/min)，代表血液的氧贮备。影响氧解离曲线的因素:P50表示Hb与O2的亲和力P50↑--Hb对O2的亲和力↓，氧解离曲线右移，促使HbO2释放O2P50↓--Hb对O2的亲和力↑，氧解离曲线左移，有利于Hb与O2结合

①血液pH↓、PCO2↑→Hb与O2亲和力↓→氧离曲线右移血液pH和PCO2对Hb氧亲和力的影响，称波尔效应。意义:

促进肺毛细血管血液中Hb的氧合；促进组织毛细血管血液中HbO2释放O2

②温度↑→Hb与O2亲和力↓→氧离曲线右移；

③2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)

2,3-DPG↑→Hb与O2亲和力↓→氧离曲线右移；氧离曲线影响因素(一)呼吸中枢(respiratorycenter)

指中枢内产生和调节呼吸运动的神经细胞群。第四节呼吸运动的调节一、呼吸中枢与呼吸节律的形成脑桥延髓低位脑干横断实验

—脑桥上部存在抑制吸气的中枢，称呼吸调整中枢；

—脑桥中下部存在兴奋吸气的中枢，称长吸中枢

—延髓存在可独立产生呼吸节律的基本中枢。(二)呼吸节律的形成(一)化学感受性反射二、呼吸运动的反射性调节

1.化学感受器外周化学感受器中枢化学感受器延髓舌咽神经迷走神经颈动脉体主动脉体外周化学感受器

颈动脉体主动脉体感受的刺激：

血中PO2↓PCO2↑[H+]↑血中PO2↓呼吸加深加快PCO2↑→心率↑、心输出量↑[H+]↑外周阻力↑，血压↑感受的刺激：

脑脊液和局部细胞外液[H+]↑血中CO2进入脑脊液与H2O结合生成H2CO3，解离出H+，间接刺激中枢化学感受器兴奋。中枢化学感受器CO2对呼吸运动的调节

②吸入气中在一定范围内CO2升高(1-6%)时，呼吸加深加